(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
球面状の駆動面を有する被駆動体と、
基台と、
前記基台上に設けられた支持部材と、
前記被駆動体の周囲に設けられたジンバル枠と、
前記支持部材に対して、第一の回転軸線の周りに前記ジンバル枠を回転自在に軸支する第一の回転支持手段と、
前記ジンバル枠に対して、前記第一の回転軸線と直交する第二の回転軸線の周りに前記被駆動体を回転自在に軸支する第二の回転支持手段と、
一端が前記基台上に固定され、他端が、前記被駆動体に当接された駆動部に接触するように設けられ、それぞれ高周波電圧による励振を行う複数の圧電素子と、
前記ジンバル枠に形成され、前記第一の回転軸線及び前記第二の回転軸線に直交する方向に弾性変位し、前記励振の合成により前記被駆動体にかかる駆動力に抗して前記第二の回転支持手段を前記方向に前記ジンバル枠に対して変位させる弾性部位とを具備することを特徴とする圧電モータ。
【請求項２】
球面状の駆動面を有する被駆動体と、
基台と、
前記基台上に設けられた支持部材と、
前記被駆動体の周囲に設けられたジンバル枠と、
前記支持部材に対して、第一の回転軸線の周りに前記ジンバル枠を回転自在に軸支する第一の回転支持手段と、
前記ジンバル枠に対して、前記第一の回転軸線と直交する第二の回転軸線の周りに前記被駆動体を回転自在に軸支する第二の回転支持手段と、
一端が前記基台上に固定され、他端が、前記被駆動体に当接された駆動部に接触するように設けられ、それぞれ高周波電圧による励振を行う複数の圧電素子と、
前記支持部材に形成され、前記第一の回転軸線及び前記第二の回転軸線に直交する方向に弾性変位し、前記励振の合成により前記被駆動体にかかる駆動力に抗して前記第一の回転支持手段を前記方向に前記支持部材に対して変位させる弾性部位とを具備することを特徴とする圧電モータ。
【請求項３】
前記弾性部位は、前記第一の回転軸線方向および前記第二の回転軸線方向に高い剛性を有することを特徴とする請求項１記載の圧電モータ。
【請求項４】
前記弾性部位は、前記第一の回転軸線方向および前記第二の回転軸線方向に高い剛性を有することを特徴とする請求項２記載の圧電モータ。
【請求項５】
前記弾性部位は、前記ジンバル枠に一体的に設けられ、前記第二の回転支持手段を挟んで形成された窓部の上部薄肉部と、下部薄肉部とを有する平行板バネ機構を有し、この平行板バネ機構が、前記第二の回転支持手段の上下の方向の移動に伴って撓むことを特徴とする請求項３記載の圧電モータ。
【請求項６】
前記弾性部位は、前記支持部材に一体的に設けられ、前記第一の支持手段を挟んで形成された窓部の上部薄肉部と、下部薄肉部とを有する平行板バネ機構を有し、この平行板バネ機構が、前記第一の回転支持手段の上下の方向の移動に伴って撓むことを特徴とする請求項４記載の圧電モータ。
【請求項７】
カメラモジュールと、
対象物からの物体光をこのカメラモジュールの撮像面へ結像させて、結像した被写体像を光電変換して画像情報を出力する撮像部と、
前記カメラモジュールを仰角方向および方位角方向のうちの少なくとも一方の方向へ回動させる駆動機構と、
前記カメラモジュールの視線方向の変更を制御する視線変更制御手段、前記撮像部から出力された画像情報に基づき前記対象物の移動に追従する前記カメラモジュールの視線方向を制御する画像追跡制御手段、および、前記撮像部から出力された画像情報あるいは手振れ振動を計測するセンサの情報に基づき前記カメラモジュールの垂直方向及び水平方向の各成分の回動量を制御する手振れ補正制御手段のうちのいずれかと、
前記視線変更制御手段、前記画像追跡制御手段又は前記手振れ補正制御手段から出力される制御情報に基づいて前記駆動機構を制御する駆動機構制御手段と、を備え、
前記駆動機構は、
球面状の駆動面を有する被駆動体と、
基台と、
前記基台上に設けられた支持部材と、
前記被駆動体の周囲に設けられたジンバル枠と、
前記支持部材に対して、第一の回転軸線の周りに前記ジンバル枠を回転自在に軸支する第一の回転支持手段と、
前記ジンバル枠に対して、前記第一の回転軸線と直交する第二の回転軸線の周りに前記被駆動体を回転自在に軸支する第二の回転支持手段と、
一端が前記基台上に固定され、他端が、前記被駆動体に当接された駆動部に接触するように設けられ、それぞれ高周波電圧による励振を行う複数の圧電素子と、
前記ジンバル枠に形成され、前記第一の回転軸線及び前記第二の回転軸線に直交する方向に弾性変位し、前記励振の合成により前記被駆動体にかかる駆動力に抗して前記第二の回転支持手段を前記方向に前記ジンバル枠に対して変位させる弾性部位とを具備することを特徴とする圧電モータを搭載したカメラ装置。
【請求項８】
カメラモジュールと、
対象物からの物体光をこのカメラモジュールの撮像面へ結像させて、結像した被写体像を光電変換して画像情報を出力する撮像部と、
前記カメラモジュールを仰角方向および方位角方向のうちの少なくとも一方の方向へ回動させる駆動機構と、
前記カメラモジュールの視線方向の変更を制御する視線変更制御手段、前記撮像部から出力された画像情報に基づき前記対象物の移動に追従する前記カメラモジュールの視線方向を制御する画像追跡制御手段、および、前記撮像部から出力された画像情報あるいは手振れ振動を計測するセンサの情報に基づき前記カメラモジュールの垂直方向及び水平方向の各成分の回動量を制御する手振れ補正制御手段のうちのいずれかと、
前記視線変更制御手段、前記画像追跡制御手段又は前記手振れ補正制御手段から出力される制御情報に基づいて前記駆動機構を制御する駆動機構制御手段と、を備え、
前記駆動機構は、
球面状の駆動面を有する被駆動体と、
基台と、
前記基台上に設けられた支持部材と、
前記被駆動体の周囲に設けられたジンバル枠と、
前記支持部材に対して、第一の回転軸線の周りに前記ジンバル枠を回転自在に軸支する第一の回転支持手段と、
前記ジンバル枠に対して、前記第一の回転軸線と直交する第二の回転軸線の周りに前記被駆動体を回転自在に軸支する第二の回転支持手段と、
一端が前記基台上に固定され、他端が、前記被駆動体に当接された駆動部に接触するように設けられ、それぞれ高周波電圧による励振を行う複数の圧電素子と、
前記支持部材に形成され、前記第一の回転軸線及び前記第二の回転軸線に直交する方向に弾性変位し、前記励振の合成により前記被駆動体にかかる駆動力に抗して前記第一の回転支持手段を前記方向に前記支持部材に対して変位させる弾性部位とを具備することを特徴とする圧電モータを搭載したカメラ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、圧電モータ及びカメラ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、監視カメラ等の指向方向制御やロボットの関節部などに代表される多自由度回転駆動制御系の分野では、一軸の回りに沿って被駆動体の回転させる単一軸線駆動モータを直列多段に積み上げた構成の駆動機構或いはモータシステムが広く用いられている。また、装置の小型化や装置性能の高精度化の観点では、ジンバル機構やジョイント機構による被駆動体の支持系と、単一軸線駆動モータとは別途に配設された電磁モータ等による駆動系とから構成された多自由度型の駆動機構或いは多自由度型のモータシステムが採用される場合がある。しかしながら、従来の駆動機構或いはモータシステムでは、ジンバル機構やジョイント機構の有無に係らず単一軸線駆動モータを直列多段に積み上げた構成を基本構造としているため、構造が複雑化する。例えば最上段のモータは動きやすいが最下段のモータは積載荷重によって動きにくくなる。また、装置の小型化には限界があるので、多自由度回転駆動制御系に用いられる駆動機構あるいはモータシステムは、必ずしも満足したものではなかった。
【０００３】
上記状況を鑑み、近年では、圧電素子を駆動源とし、圧電素子を用いて球状の被駆動体を駆動する球面圧電モータの研究開発が注目されている。とくに、圧電ユニットを用いて被駆動体である球体を摩擦力で駆動する圧電モータは、次世代の小型高精度の球面モータとして期待されている。しかし、球面圧電モータは、被駆動体の水平面内および垂直面内における回動位置を高分解能で検出することが難しく、制御対象の軸の数が多い。例えば、仰角および方位角の２軸の制御で必要十分な監視カメラ等に球面圧電モータが用いられる場合、カメラの視線軸まわりのズレを補償するために更に１軸の制御を要する。
【０００４】
そこで、ジンバル機構を採用し、３次元圧電ユニットとジンバル機構とからなる構成を有する駆動機構が知られている。例えばカメラ本体の正面方向に対して上下左右に回動可能に支持された撮像ユニットの姿勢を制御するデジタルカメラが提案されている（特許文献１参照）。このデジタルカメラは、撮像ユニットのユニット本体の半球面に当接された状態の駆動部材を有し、この駆動部材の４つの側面には圧電素子が貼り付けられ、更に駆動部材の上端面には積層型圧電素子と当接片とが貼り付けられている。この当接片に形成された突起部がユニット本体の半球面に当接することにより、駆動部材はユニット本体を上下左右の各方向にダイレクトに回転駆動する。
【特許文献１】特開２０００−５９６７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、一般的にジンバル機構には加工誤差や組立誤差に起因した軸芯ズレが存在する。とくに、球体形状の被駆動体にあっては回転軸受部の加工が難しく、軸芯ズレが発生し易い傾向にある。圧電素子の作動変位量は非常に小さく、この軸芯ズレの影響によって被駆動体と圧電ユニットとの間の摩擦接触状態が大きく変化し、その結果、圧電モータの駆動特性が不安定になる場合がある。
【０００６】
軸心ズレの量は数１０μｍであり、圧電素子の伸縮の変位量は数μｍであるため、この組付け誤差によって圧電素子に空回りが生じ、接触状態が不安定になって期待した特性が発揮されないおそれがある。駆動面が球面である場合、２本の軸芯どうしが直交するように、ジンバル機構を製作するためには高い加工精度が要求される。モータなどの駆動機構を積み上げてジンバル機構を組立てる場合、上下段の駆動機構どうしの平行の度合いや間隔については２軸方向とも高い組立精度が要求される。
【０００７】
そこで、本発明は、ジンバル機構で支持された被駆動体の軸芯ズレを吸収でき、かつ安定した摩擦駆動を行える圧電モータを提供するとともに、この圧電モータを搭載したカメラ装置の装置全体の小型化および性能の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このため、本発明の一態様によれば、球面状の駆動面を有する被駆動体と、基台と、前記基台上に設けられた支持部材と、前記被駆動体の周囲に設けられたジンバル枠と、前記支持部材に対して、第一の回転軸線の周りに前記ジンバル枠を回転自在に軸支する第一の回転支持手段と、前記ジンバル枠に対して、前記第一の回転軸線と直交する第二の回転軸線の周りに前記被駆動体を回転自在に軸支する第二の回転支持手段と、一端が前記基台上に固定され、他端が、前記被駆動体に当接された駆動部に接触するように設けられ、それぞれ高周波電圧による励振を行う複数の圧電素子と、前記ジンバル枠に形成され、前記第一の回転軸線及び前記第二の回転軸線に直交する方向に弾性変位し、前記励振の合成により前記被駆動体にかかる駆動力に抗して前記第二の回転支持手段を前記方向に前記ジンバル枠に対して変位させる弾性部位とを具備することを特徴とする圧電モータが提供される。
【０００９】
また、本発明の別の一態様によれば、球面状の駆動面を有する被駆動体と、基台と、前記基台上に設けられた支持部材と、前記被駆動体の周囲に設けられたジンバル枠と、前記支持部材に対して、第一の回転軸線の周りに前記ジンバル枠を回転自在に軸支する第一の回転支持手段と、前記ジンバル枠に対して、前記第一の回転軸線と直交する第二の回転軸線の周りに前記被駆動体を回転自在に軸支する第二の回転支持手段と、一端が前記基台上に固定され、他端が、前記被駆動体に当接された駆動部に接触するように設けられ、それぞれ高周波電圧による励振を行う複数の圧電素子と、前記支持部材に形成され、前記第一の回転軸線及び前記第二の回転軸線に直交する方向に弾性変位し、前記励振の合成により前記被駆動体にかかる駆動力に抗して前記第一の回転支持手段を前記方向に前記支持部材に対して変位させる弾性部位とを具備することを特徴とする圧電モータが提供される。
【００１０】
また、本発明の別の一態様によれば、カメラモジュールと、対象物からの物体光をこのカメラモジュールの撮像面へ結像させて、結像した被写体像を光電変換して画像情報を出力する撮像部と、前記カメラモジュールを仰角方向および方位角方向のうちの少なくとも一方の方向へ回動させる駆動機構と、前記カメラモジュールの視線方向の変更を制御する視線変更制御手段、前記撮像部から出力された画像情報に基づき前記対象物の移動に追従する前記カメラモジュールの視線方向を制御する画像追跡制御手段、および、前記撮像部から出力された画像情報あるいは手振れ振動を計測するセンサの情報に基づき前記カメラモジュールの垂直方向及び水平方向の各成分の回動量を制御する手振れ補正制御手段のうちのいずれかと、前記視線変更制御手段、前記画像追跡制御手段又は前記手振れ補正制御手段から出力される制御情報に基づいて前記駆動機構を制御する駆動機構制御手段と、を備え、前記駆動機構は、球面状の駆動面を有する被駆動体と、基台と、前記基台上に設けられた支持部材と、前記被駆動体の周囲に設けられたジンバル枠と、前記支持部材に対して、第一の回転軸線の周りに前記ジンバル枠を回転自在に軸支する第一の回転支持手段と、前記ジンバル枠に対して、前記第一の回転軸線と直交する第二の回転軸線の周りに前記被駆動体を回転自在に軸支する第二の回転支持手段と、一端が前記基台上に固定され、他端が、前記被駆動体に当接された駆動部に接触するように設けられ、それぞれ高周波電圧による励振を行う複数の圧電素子と、前記ジンバル枠に形成され、前記第一の回転軸線及び前記第二の回転軸線に直交する方向に弾性変位し、前記励振の合成により前記被駆動体にかかる駆動力に抗して前記第二の回転支持手段を前記方向に前記ジンバル枠に対して変位させる弾性部位とを具備することを特徴とする圧電モータを搭載したカメラ装置が提供される。
【００１１】
また、本発明の別の一態様によれば、カメラモジュールと、対象物からの物体光をこのカメラモジュールの撮像面へ結像させて、結像した被写体像を光電変換して画像情報を出力する撮像部と、前記カメラモジュールを仰角方向および方位角方向のうちの少なくとも一方の方向へ回動させる駆動機構と、前記カメラモジュールの視線方向の変更を制御する視線変更制御手段、前記撮像部から出力された画像情報に基づき前記対象物の移動に追従する前記カメラモジュールの視線方向を制御する画像追跡制御手段、および、前記撮像部から出力された画像情報あるいは手振れ振動を計測するセンサの情報に基づき前記カメラモジュールの垂直方向及び水平方向の各成分の回動量を制御する手振れ補正制御手段のうちのいずれかと、前記視線変更制御手段、前記画像追跡制御手段又は前記手振れ補正制御手段から出力される制御情報に基づいて前記駆動機構を制御する駆動機構制御手段と、を備え、前記駆動機構は、球面状の駆動面を有する被駆動体と、基台と、前記基台上に設けられた支持部材と、前記被駆動体の周囲に設けられたジンバル枠と、前記支持部材に対して、第一の回転軸線の周りに前記ジンバル枠を回転自在に軸支する第一の回転支持手段と、前記ジンバル枠に対して、前記第一の回転軸線と直交する第二の回転軸線の周りに前記被駆動体を回転自在に軸支する第二の回転支持手段と、一端が前記基台上に固定され、他端が、前記被駆動体に当接された駆動部に接触するように設けられ、それぞれ高周波電圧による励振を行う複数の圧電素子と、前記支持部材に形成され、前記第一の回転軸線及び前記第二の回転軸線に直交する方向に弾性変位し、前記励振の合成により前記被駆動体にかかる駆動力に抗して前記第一の回転支持手段を前記方向に前記支持部材に対して変位させる弾性部位とを具備することを特徴とする圧電モータを搭載したカメラ装置が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ジンバル機構で支持された被駆動体の軸芯ズレを吸収することができ、安定した摩擦駆動を行える。さらに、この圧電モータを用いてカメラ装置を構成することにより、カメラ装置の装置全体の小型化および性能の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態に係る圧電モータおよびこの圧電モータを搭載したカメラ装置について、図１乃至図１０を参照しながら説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付すとともに、重複した説明は省略する。
【００１４】
（第１の実施形態）
図１（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る圧電モータの斜視図である。図１（ｂ）は本実施形態に係る圧電モータの上面図である。図１（ｃ）は図１（ａ）に示すA部の部分拡大図であり、同図１（ａ）に示す圧電モータの平行板バネ機構の構成の一例が示されている。圧電モータ１は、基台２と、視線方向Qのカメラモジュール３を内装し全体形状が略球体を成す被駆動体４と、被駆動体４を回転自在に支持する第一の回転軸線としての回転軸ｙ及びこの回転軸ｙに直交配置された第二の回転軸線としての回転軸xを有し、基台２に設置されて被駆動体４の２自由度回転運動を支持するジンバル機構５とを備えている。更に圧電モータ１は、このジンバル機構５における回転軸ｙ回りの回転角度を計測するエンコーダ６と、ジンバル機構５における回転軸ｘ回りの回転角度を計測するエンコーダ７と、基台２上の被駆動体４の下方に位置し、被駆動体４の駆動面に押圧付勢されてこの被駆動体４の摩擦駆動を行う３次元圧電ユニット８とを備えている。
【００１５】
ジンバル機構５は、基台２上に回転軸ｙ方向に沿って離間して立設された一対の支持部材９、１０と、被駆動体４の周囲に設けられ、これらの支持部材９、１０とシャフト１１、１２を介して軸受けされるとともに、被駆動体４とシャフト１３、１４を介して軸受けされたジンバル枠１５とを有する。ジンバル枠１５は略矩形状の枠体であり、ジンバル枠１５の対向する一対の側枠にはそれぞれこれらのシャフト１１、１２が挿通される軸孔が形成されており、対向する他の一対の側枠にもそれぞれこれらのシャフト１３、１４が挿通される軸孔が形成されている。シャフト１１、１２と、支持部材９、１０の軸孔と、ジンバル枠１５の軸孔とによって、回転軸ｙと同心の軸受部１６ａ、１６ｂが構成される。軸受部１６ａ、１６ｂはいずれも第一の回転支持手段である。また、シャフト１３、１４と、被駆動体４に設けられた軸孔と、ジンバル枠１５の軸孔とによって、回転軸xと同心の軸受部１７ａ、１７ｂが構成される。軸受部１７ａ、１７ｂはいずれも第二の回転支持手段である。
【００１６】
エンコーダ６の本体は支持部材９に、エンコーダ７の本体はジンバル枠１５に配設されている。エンコーダ６は、一例として、シャフト１１の端部に取り付けられて光の通過と遮蔽を行う多数のスリットが円周方向に形成された円板と、この円板のスリットに光を照射する光源と、円板を挟んでこの光源に対向して設けられて円板のスリットを透過した光を受光する受光素子と、受光素子から出力されるパルス信号に基づいて円板の回転角を算出するためのパルス信号を出力する信号処理回路とを備えている。エンコーダ６によって支持部材９に対するジンバル枠１５の回転角θyが計測される。エンコーダ７の構成もエンコーダ６の構成と同様であり、このエンコーダ７によってジンバル枠１５に対する被駆動体４の回転角θxが計測される。
【００１７】
本実施形態に係る圧電モータ１では、ジンバル機構５におけるジンバル枠１５の軸受部１７ｂ近傍には、この軸受部１７ｂを挟んで対称に、かつ、回転軸xと略平行な方向に沿って一対の窓１８、１９が所定の形状で形成されている。これらの窓１８、１９の上下部にはそれぞれ板バネ部２０が形成されている。４つの板バネ部２０の機能はそれぞれ、窓１８の上部薄肉部、この窓１８の下部薄肉部、窓１９の上部薄肉部、およびこの窓１９の下部薄肉部によって実現される。この結果、４つの板バネ部２０は全体として平行板バネ機構２１を構成する。平行板バネ機構２１は、軸受部１７ｂの上下方向の移動に伴って上下方向に撓む。この平行板バネ機構２１は、図１（ｃ）の矢印方向Ｈについての剛性が低く、軸受部１７ｂを上下方向に弾性変位させることが可能になっている。すなわち、この圧電モータ１は、ジンバル枠１５の回転軸ｘに沿う側枠に、回転軸ｘの上下方向の振動を吸収する弾性部位が形成されている。なお、平行板バネ機構２１の具体的な構造は、装置構成の材質や大きさや、所望の弾性係数の値などに応じて異なり、各装置の実設計において各装置に適した構造が採用される。
【００１８】
そして、３次元圧電ユニット８は、それぞれ各一端が基台２に固定された４個の圧電素子２２，２３，２４，２５（圧電素子２４は図１（ａ）では図示されていない）と、これらの圧電素子２２，２３，２４，２５の各他端と連結固定されて、それらの圧電素子２２〜２５の合成振動が摩擦を介して被駆動体４に駆動力を伝達するための駆動部２６とから構成されている。圧電素子２２〜２５と駆動部２６とは例えば接着剤により連結固定されている。圧電素子２２〜２５は、基台２の面に垂直な軸線に対して所定角度をもって傾斜する傾斜軸線を有し、各傾斜軸線がその延長線上において交差するように被駆動体４の水平断面の円周方向に等角配置されている。すなわち、４個の圧電素子２２〜２５は、これらの中立軸線が交点を有するように基台２上に配置されている。
【００１９】
３次元圧電ユニット８は、図示しない交流電源、位相シフト回路、および電極やリード線を有する。これらの圧電素子２２〜２５のうちのいずれかの圧電素子には基準となる正弦波電圧が印加されて、他の圧電素子にはこの正弦波電圧と同周期かつ所望の位相差を持った正弦波電圧が印加される。
【００２０】
駆動部２６は、被駆動体４の駆動面にz軸線上に沿って所定の大きさの付勢力を持って当接されて、圧電素子２２〜２５の振動から合成された運動を行うことにより駆動面との間の摩擦力を介して被駆動体４を回動させるものである。駆動部２６が被駆動体４に当接された状態で、この駆動部２６が所定の方向に楕円運動、急速変形運動又は直線運動し、該運動により被駆動体４が回動する。
【００２１】
駆動部２６に楕円運動を行わせる場合、圧電素子２２〜２５にそれぞれ所定の位相差を持ち、所定の電圧指令値に基づいた複数の高周波電圧を印加することによってこれらの圧電素子２２〜２５を励振させる。この状態で駆動部２６は所定の方向に楕円運動を行い、被駆動体４は摩擦力を介して駆動される。また、急速変形運動時は、圧電素子２２〜２５がゆっくりと伸張および収縮すると、駆動部２６によって摩擦駆動される被駆動体４がこれに連動し、所定量回転してある位置で停止する。圧電素子２２〜２５が急速に収縮および伸張すると駆動部２６も急速に動く。このとき駆動部２６と被駆動体４の駆動面との間に滑りが生じるため、被駆動体４はその位置に留まる。圧電素子２２〜２５によるこれらの伸張と収縮とが繰り返されることによって被駆動体４は回転駆動される。被駆動体４を逆方向に回転させる場合、圧電素子２２〜２５の伸縮の速度を逆にする。駆動部２６に直線運動を行わせる場合、圧電素子２２〜２５へ印加する電圧の位相を調整することによって、駆動部２６を直線方向に駆動する。
【００２２】
このような構成の本実施形態に係る圧電モータ１の動作と共に、平行板バネ機構２１の動作を説明する。図２は平行板バネ機構２１の動作を説明するための図である。図２に示す符号のうち、上述した符号と同じ符号を有する要素はそれらと同じものを表す。ここで、図２の（ａ−１）〜（ａ−３）は圧電モータ１における各動作の状態を示す図であり、同図の（ｂ−１）〜（ｂ−３）は平行板バネ機構２１を持たない従来型の圧電モータ１００における各動作の状態を示す図である。
【００２３】
まず、本実施形態に係る圧電モータ１については、図２の（ａ−１）は回転軸ｙと軸受部１７ｂとが完全に一致した軸芯ズレのない理想状態を示しており、同様に、従来型の圧電モータ１００について、図２の（ｂ−１）は回転軸ｙと軸受部１７ｂとが完全に一致した軸芯ズレのない理想状態を示している。軸芯ズレのない理想状態では、本実施形態に係る圧電モータ１と従来型の圧電モータ１００との間で駆動特性に大きな差はない。しかし、実際には、加工誤差や組立誤差などに起因した誤差により、僅かながらも軸芯ズレは発生するため、軸芯ズレを有する圧電モータが製造されることがある。
【００２４】
図２の（ａ−２）および同図の（ｂ−２）に、それぞれ、軸芯ズレ量△εを有した圧電モータ１および圧電モータ１００の各状態を示す。図２の（ａ−２）に示す圧電モータ１では、軸受部１７ｂが平行板バネ機構２１を介してジンバル枠１５に配設されているため、軸芯ズレによる影響で軸受部１７ｂはジンバル枠１５に対して上方に弾性変位している。この弾性変位により軸芯ズレが吸収されるため、被駆動体４と３次元圧電ユニット８との間に作用する付勢力の変化量は小さく保たれる。よって、安定した摩擦駆動が期待できる。これに対して、図２の（ｂ−２）に示す従来型の圧電モータ１００では、軸受部１７ｂがジンバル枠１０１に固設されておりこの軸受部１７ｂはジンバル枠１０１に対して変位しないため、軸芯ズレを吸収する部位が無い。その結果、被駆動体４と３次元圧電ユニット８との間に過大な付勢力が発生し、摩擦状態が大きく変化することになる。摩擦状態が変化すると、駆動の安定性が損なわれるため、期待した駆動特性が得られない場合がある。
【００２５】
さらに、図２の（ａ−３）に示す圧電モータ１は、同図の（ａ−２）の状態から被駆動体４を駆動して１８０deg回転させた状態にあり、この場合は、軸芯ズレによる影響で軸受部１７ｂはジンバル枠１５に対して上方に、図２の（ａ−２）の変位量に比べてやや小さい変位量だけ弾性変位している。この弾性変位により軸芯ズレが吸収されるため、被駆動体４と３次元圧電ユニット８との間に作用する付勢力の変化量が小さくされたままの状態になり、これによって、同図の（ａ−２）と同様に、安定した摩擦駆動が期待できる。一方、図２の（ｂ−３）に示す圧電モータ１００は、同図の（ｂ−２）の状態から被駆動体４を駆動して１８０deg回転させた状態にあり、この場合は、軸芯ズレによる影響で被駆動体４が３次元圧電ユニット８から離れ、摩擦駆動が全く機能しない。
【００２６】
このように、本実施形態に係る圧電モータ１によれば、ジンバル機構５を用いて被駆動体４を２自由度で回転自在に支持すると共に、加工誤差や組立誤差などに起因する軸芯ズレを平行板バネ機構２１によって吸収するので、軸芯ズレが生じても摩擦状態の変化を低く抑えることができ、その結果、安定した摩擦駆動を行える。ここで、３次元圧電ユニット８の付勢方向における等価弾性係数をKａ、軸芯ズレの偏芯量を△εとし、３次元圧電ユニット８と被駆動体４との間における付勢力の軸芯ズレによる許容変化量を△Fとした時、平行板バネ機構２１の弾性係数Kｂは次式に従って設計を行うことが望ましい。
【数１】
0005376780.tif 000002
【００２７】
以上のように、この圧電モータ１によれば、軸心ズレを吸収するための新規機構や新規部材を設けずに、装置全体の小型化を図れる。また、軸受部１６ａ、１６ｂ、および軸受部１７ａ、１７ｂに加工誤差や組立誤差などに起因する誤差が生じたり、回転軸ｘと、理想的な状態における回転軸線との間に軸芯ズレが生じたとしても、上記弾性部位の弾性変形によってこの軸芯ズレを吸収でき、３次元圧電ユニット８の駆動部２６と被駆動体４との間の摩擦状態を安定に保つことができる。また、被駆動体４は、外周面のうち少なくとも駆動部２６から駆動力が伝達される外周面部位が球面状に形成されており、この球面加工された部位に加工誤差が生じた場合でも、本実施形態に係る圧電モータ１によれば、弾性部位の弾性変形によってこの誤差を吸収でき、駆動部２６と被駆動体４との間の摩擦状態を安定に保つことができる。その結果、被駆動体４の回転駆動に伴って所定量の軸芯ズレが発生しても、その軸芯ズレが吸収されるようになり、安定した摩擦駆動の達成が図れる。
【００２８】
さらに、平行板バネ機構２１によって、付勢方向についての弾性部位の剛性は低く、この付勢方向と異なる他の方向についての剛性は高い。従って、付勢方向に生じる軸芯ズレは弾性部位の弾性変形によって吸収され、他の方向に生じる機械的に有害な振動の誘発が低く抑えられるようになる。機械的に有害な振動とは、主として３次元圧電ユニット８の駆動に伴って発生する構造共振である。換言すれば、４つの板バネ部２０によって弾性変形の方向は横方向にずれ難い。
【００２９】
また、支持部材９、１０やジンバル枠１５が構造共振によって振動し、駆動部２６と被駆動体４との間の摩擦状態が変化すると、安定した駆動特性が確保できない恐れが生じるが、この圧電モータ１によれば、駆動の安定性を損ねる原因を排除できる。加えて、弾性部位は平行板バネ機構２１からなり、この平行板バネ機構２１がジンバル枠１５および支持部材９、１０と一体的に形成されているので、装置の小型化およびコンパクト化を図ることができ、組立誤差に起因した特性のバラツキを排除できると共に、各部品の締結に必要な部品間の位置合わせを精密に行う組立工程を排除することができる。
【００３０】
（第１の実施形態の変形例）
図３は本発明の第１の実施形態の変形例に係る圧電モータの斜視図である。この変形例に係る圧電モータ１Ａには、支持部材９、１０に軸受けされるとともに被駆動体４と軸受けされたジンバル枠１５Ａが設けられている。回転軸ｘに沿って対向するこのジンバル枠１５Ａの一対の側枠のそれぞれに窓１８、１９が形成されており、これらの窓１８、１９の各上下部の４つの板バネ部によって平行板バネ機構２１Ａが構成される。平行板バネ機構２１Ａは対向する側枠にも設けられている。すなわち、圧電モータ１Ａは、ジンバル枠１５Ａの向かい合う側枠にそれぞれ弾性部位が形成されている。図３に示す符号のうち上述した符号と同じ符号を有する要素はそれらと同じものである。
【００３１】
このような構成のこの変形例に係る圧電モータ１Ａに軸芯ズレ量が生じた場合、一方の側枠に形成された平行板バネ機構２１Ａが軸受部１７ｂの上下方向の移動に伴って上下方向に撓み、この軸受部１７ｂは上下方向に弾性変位する。また、他方の側枠に形成された平行板バネ機構２１Ａが図示しない軸受部１７ａの上下方向の移動に伴って上下方向に撓み、この軸受部１７ａは上下方向に弾性変位する。従って、回転軸ｘおよび回転軸ｙを含む面が、基台面に対し、垂直軸線に沿った方向に平行移動する。
【００３２】
この変形例に係る圧電モータ１Ａによれば、弾性部位が２個配設されているため、ジンバル機構５Ａにおける回転軸ｘの傾きを抑えることができるので、ジンバル機構５Ａの傾きに起因して生じる３次元圧電ユニット８の駆動部２６と被駆動体４との間の摩擦状態の変化を低く抑えることができ、駆動特性の安定化が図れる。すなわち、付勢力が当接部位の法線方向から駆動部２６に作用するとともに、摩擦力が回転接線方向に平行になるように被駆動体４に伝達される。
【００３３】
（第２の実施形態）
図４は本発明の第２の実施形態に係る圧電モータの斜視図である。同図において、図１（ａ）から図１（ｃ）に示した符号と同じ符号を有する要素はそれらと同じものを表す。第１の実施形態の圧電モータ１と共通する部分についての重複説明を割愛する。第１の実施形態の例では、圧電モータ１が平行板バネ機構２１をジンバル枠１５に配設し、軸受部１７ｂが上下方向に弾性変位することにより軸芯ズレを吸収するように構成されていたが、本実施形態に係る圧電モータ２７は、図４に示すように、平行板バネ機構２８をジンバル枠２９に配設し、軸受部１６ｂが上下方向に弾性変位することによって軸芯ズレを吸収するように構成されている。
【００３４】
圧電モータ２７は、基台２と、被駆動体４と、被駆動体４の２自由度回転運動を支持するジンバル機構３０と、エンコーダ６、７と、３次元圧電ユニット８とから構成されている。この圧電モータ２７では、ジンバル枠２９の左側の側枠に設けられた軸受部１６ｂの近傍に、この軸受部１６ｂを挟んで対称に、回転軸ｙと略平行な方向に沿って窓１８、１９が形成されている。これらの窓１８、１９の各上下部に形成された４カ所の薄肉部がそれぞれ４つの板バネ部として機能する。これらの４つの板バネ部によって全体として平行板バネ機構２８が構成される。この平行板バネ機構２８は軸受部１６ｂの上下方向の移動に伴って上下方向に撓み、略上下方向に剛性が低くされている。これにより、軸受部１６ｂは上下方向に弾性変位可能になっている。また、支持部材９、１０と、ジンバル枠２９とによって、ジンバル機構３０が構成される。
【００３５】
このような構成の本実施形態に係る圧電モータ２７に軸芯ズレ量が生じた場合、軸受部１６ｂが平行板バネ機構２８を介してジンバル枠２９に配設されているため、軸受部１６ｂはジンバル枠２９に対して上下方向に弾性変位する。この弾性変位により軸芯ズレが吸収されるため、被駆動体４と３次元圧電ユニット８との間に作用する付勢力の変化量が小さくされたままの状態で安定した摩擦駆動を行うことができる。また、被駆動体４が回転駆動されて１８０deg回転した状態では、軸芯ズレによる影響で軸受部１６ｂはジンバル枠２９に対して軸芯ズレの変化量だけ弾性変位する。この弾性変位により軸芯ズレが吸収されるため、被駆動体４と３次元圧電ユニット８との間に作用する付勢力の変化量が小さく保たれたままの状態で、安定した摩擦駆動を行うことができる。
【００３６】
本発明のこの実施形態に係る圧電モータによれば、ジンバル枠２９の回転軸ｙに沿う側枠に弾性部位が形成されているため、回転軸ｙの上下方向の振動を吸収することができる。
【００３７】
（第２の実施形態の変形例）
図５は本発明の第２の実施形態の変形例に係る圧電モータの斜視図である。この変形例に係る圧電モータ２７Ａは、回転軸ｙに沿って対向するジンバル枠２９Ａの一対の側枠のそれぞれに窓１８、１９が形成されている。これらの窓１８、１９の各上下部の４つの板バネ部によって平行板バネ機構２８Ａが構成される。平行板バネ機構２８Ａは対向する側枠にも設けられている。すなわち、圧電モータ２７Ａは、ジンバル枠２９Ａの向かい合う側枠にそれぞれ弾性部位が形成されている。図５に示す符号のうち上述した符号と同じ符号を有する要素はそれらと同じものである。
【００３８】
このような構成のこの変形例に係る圧電モータ２７Ａに軸芯ズレ量が生じた場合、一方の側枠に形成された平行板バネ機構２８Ａが軸受部１６ｂの上下方向の移動に伴って上下方向に撓み、この軸受部１６ｂは上下方向に弾性変位する。また、他方の側枠に形成された平行板バネ機構２８Ａが図示しない軸受部１６ａの上下方向の移動に伴って上下方向に撓み、この軸受部１６ａは上下方向に弾性変位する。従って、回転軸ｘおよび回転軸ｙを含む面が、基台２の面に対し、垂直軸線に沿った方向に平行移動する。
【００３９】
この変形例に係る圧電モータ２７Ａによれば、回転軸ｙの上下方向の振動を吸収することができることに加えて、弾性部位が２個配設されているため、ジンバル機構３０Ａの傾きに起因して生じる３次元圧電ユニット８の駆動部２６と被駆動体４との間の摩擦状態の変化を低く抑えることができ、駆動特性の安定化が図れる。
【００４０】
（第３の実施形態）
図６は本発明の第３の実施形態に係る圧電モータの斜視図である。同図において、図１（ａ）から図１（ｃ）に示した符号と同じ符号を有する要素はそれらと同じものを表す。上述した圧電モータ１や圧電モータ２７と共通する部分についての重複説明を割愛する。第１の実施形態および第２の実施形態の例では、圧電モータ１及び２７が、平行板バネ機構２１及び２８をそれぞれジンバル枠１５及び２９に配設して構成されていたが、本実施形態に係る圧電モータ３１は、平行板バネ機構３２を支持部材３３に配設し、軸受部１６ｂが上下方向に弾性変位することで軸芯ズレを吸収するように構成されている。
【００４１】
圧電モータ３１は、基台２と、被駆動体４と、この被駆動体４の２自由度回転運動を支持するジンバル機構３４と、エンコーダ６、７と、３次元圧電ユニット８とから構成されている。この圧電モータ３１では、支持部材３３に配設された軸受部１６ｂの近傍に、この軸受部１６ｂを挟んで対称に、回転軸ｙと略平行な方向に沿って窓１８、１９が形成されており、これらの窓１８、１９の下方には空所３５が形成されている。窓１８、１９の各上下部に形成された４カ所の薄肉部がそれぞれ４つの板バネ部として機能し、これらの４つの板バネ部によって全体として上記平行板バネ機構３２が構成される。この平行板バネ機構３２は軸受部１６ｂの上下方向の移動に伴って上下方向に撓み、略上下方向に剛性が低くされている。これにより、軸受部１６ｂは上下方向に弾性変位可能になっている。また、支持部材９、３３と、ジンバル枠３６とによって、ジンバル機構３４が構成される。
【００４２】
このような構成の本実施形態に係る圧電モータ３１に軸芯ズレ量が生じた場合、軸受部１６ｂはジンバル枠３６に対して上下方向に弾性変位する。この弾性変位により軸芯ズレが吸収されるため、被駆動体４と３次元圧電ユニット８との間に作用する付勢力の変化量が小さくされたままの状態で安定した摩擦駆動を行うことができる。また、被駆動体４が回転駆動されて１８０deg回転した状態では、軸受部１６ｂはジンバル枠３６に対して軸芯ズレの変化量だけ弾性変位する。この弾性変位により軸芯ズレが吸収されるため、被駆動体４と３次元圧電ユニット８との間に作用する付勢力の変化量が小さく保たれたままの状態で、安定した摩擦駆動を行うことができる。
【００４３】
本発明のこの実施形態に係る圧電モータによれば、基台２上に静止した支持部材３３に形成された弾性部位によっても、回転軸ｙの上下方向の振動を吸収することができる。
【００４４】
また、エンコーダ６の機能を損なうことなく、平行板バネ機構３２を左側の支持部材９に設けることができる場合には、支持部材９に板バネ部を設けても良い。この場合、支持部材９は、軸受部１６ａの近傍に、この軸受部１６ａを挟んで対称に、回転軸ｙと略平行な方向に沿って窓１８、１９を形成し、これらの窓１８、１９の下方に空所を形成して構成される。窓１８、１９の各上下部に形成された４カ所の薄肉部がそれぞれ４つの板バネ部として機能し、これらの４つの板バネ部によって平行板バネ機構３２と同じ平行板バネ機構が構成される。このようにしても、回転軸ｙの上下方向の振動を吸収することができる。
【００４５】
また、平行板バネ機構３２を、支持部材９および支持部材３３の双方に形成してもよく、このようにすれば、回転軸ｙの上下方向の振動を吸収することができることに加えて、２個の弾性部位によって、ジンバル機構３４の傾きに起因して生じる３次元圧電ユニット８の駆動部２６と被駆動体４との間の摩擦状態の変化を低く抑えることができ、駆動特性の安定化が図れる。
【００４６】
（第４の実施形態）
図７は本発明の第４の実施形態に係るカメラ装置の要部を示す図である。本実施形態では、圧電モータ１を駆動機構として搭載したカメラ装置について説明する。図７において上述した符号と同じ符号を有する要素はそれらと同じものを表す。第１の実施形態の圧電モータ１と共通する部分についての重複説明を割愛する。
【００４７】
本実施形態に係るカメラ装置３７は、被駆動体４を搭載したカメラモジュール３８と、対象物３９からの物体光をこのカメラモジュール３８の撮像面４０へ結像させて、結像した被写体像を光電変換し、画像情報を出力する図示しない撮像部と、カメラモジュール３８を仰角方向へ回動させるとともにカメラモジュール３８を方位角方向へ回動させる圧電モータ１と、この圧電モータ１の回転駆動を制御する駆動機構制御手段４１と、カメラモジュール３８の視線方向の変更を制御する視線変更制御手段４２とを備えている。撮像部は、被写体像を光電変換して撮像信号を出力する多数の撮像素子と、この撮像信号を信号処理して画像信号を生成する信号処理回路とからなる。駆動機構制御手段４１は、視線変更制御手段４２から出力される制御情報に基づいて圧電素子２２〜２５への駆動電圧を制御する。
【００４８】
上記のとおり、圧電モータ１は被駆動体４を回転２軸によってダイレクト駆動できるようにされているので、カメラモジュール３８の仰角方向および方位角方向の調整が可能である。これにより、本実施形態に係るカメラ装置３７は、カメラモジュール３８によって対象物３９を撮影し、対象物３９からの物体光Ｐ１をカメラモジュール３８に導き、導いた物体光Ｐ１をカメラモジュール３８の撮像面４０へ結像させる。
【００４９】
このような構成によって、カメラモジュール３８の視線方向を対象物３９から対象物４３に切り換える操作は、次の手順に従って行われる。オペレータは対象物４３に関する指示情報４４を図示しない指示情報入力手段に入力する。カメラモジュール３８の仰角方向および方位角方向に関する情報といった指示情報４４がこの指示情報入力手段を介して視線変更制御手段４２に与えられると、視線変更制御手段４２はこの指示情報４４に基づいて、圧電モータ１における３次元圧電ユニット８の各圧電素子２２〜２５を作動させるための操作信号を生成する。この操作信号は駆動機構制御手段４１に入力されて、駆動機構制御手段４１は各圧電素子２２〜２５を作動させるための信号を生成する。この信号によって、例えばそれぞれ位相差を有する複数の正弦波信号が圧電素子２２〜２５に入力されて被駆動体４が駆動される。その結果、カメラモジュール３８の視線方向は対象物４３に切り替わる。カメラ装置は、カメラモジュール３８により対象物４３を撮影し、対象物４３からの物体光Ｐ２をカメラモジュール３８に導き、この物体光Ｐ２をカメラモジュール３８の撮像面４０へ結像させる。
【００５０】
本実施形態に係るカメラ装置３７によれば、カメラモジュール３８の２軸ダイレクト駆動と、カメラモジュール３８を含む被駆動体４の軽量化とを同時に達成することができ、視線変更の設定の高速化および位置制御の高精度化の実現を期待することができる。その結果、カメラ装置３７の持つ視線変更機能の性能が向上し、これと共に、カメラ装置３７の小形化およびコンパクト化の実現が図れる。
【００５１】
なお、本実施形態に係るカメラ装置３７は、圧電モータ１の代わりに、圧電モータ１Ａ、２７、２７Ａ又は３１を備えてもよく、このようにしても、２軸ダイレクト駆動および軽量化を図ることができる。
【００５２】
（第５の実施形態）
図８は本発明の第５の実施形態に係るカメラ装置の要部を示す図である。本実施形態に係るカメラ装置４５は、被駆動体４を搭載したカメラモジュール３８と、図示しない撮像部から出力される画像情報に基づき対象物４６の移動に追従するこのカメラモジュール３８の視線方向を制御する画像追跡制御手段４７と、この画像追跡制御手段４７から出力される制御情報に基づいて圧電モータ１を制御する駆動機構制御手段４８とを備えている。図８に示すこれら以外の要素のうち、上述した符号と同じ符号を有する要素はそれらと同じものを表す。
【００５３】
このような構成の本実施形態に係るカメラ装置４５は、カメラモジュール３８によって対象物４６を撮影し、対象物４６からの物体光Ｐ３をカメラモジュール３８に導き、カメラモジュール３８の撮像面４０へ結像させる。画像追跡制御手段４７は撮像部からの画像情報４９に基づき対象物４６の移動状態Mから、カメラモジュール３８の視線方向を対象物４６に追従させるための操作信号、つまり、圧電モータ１における３次元圧電ユニット８の各圧電素子２２〜２５を作動させるための操作信号を生成する。この操作信号は駆動機構制御手段４８に入力されて、この駆動機構制御手段４８は各圧電素子２２〜２５を作動させて被駆動体４を駆動する。その結果、カメラモジュール３８の視線方向は対象物４６の移動に追従する。カメラ装置４５は、移動後の位置にある対象物４６を撮影し、この対象物４６からの物体光Ｐ４をカメラモジュール３８に導き、カメラモジュール３８の撮像面４０へ結像させる。
【００５４】
本発明のこの実施形態に係るカメラ装置４５によれば、圧電モータ１を用いた２軸ダイレクト駆動を行え、かつカメラモジュール３８を含む被駆動体４の軽量化を行える。これにより、対象物４６の移動に追従することの高速化が可能となり、カメラモジュール３８の位置制御を高精度に行うことができる。また、カメラ装置４５の持つ物体画像を追跡する機能の性能が向上し、カメラ装置４５の小形化およびコンパクト化を実現することができる。
【００５５】
なお、本実施形態に係るカメラ装置４５は、圧電モータ１の代わりに、圧電モータ１Ａ、２７、２７Ａ又は３１を備えてもよく、このようにしても、２軸ダイレクト駆動および軽量化を図ることができる。
【００５６】
（第６の実施形態）
図９は本発明の第６の実施形態に係るカメラ装置の要部を示す図である。本実施形態に係るカメラ装置５０は、被駆動体４を搭載したカメラモジュール３８と、図示しない撮像部から出力された画像情報あるいは手振れ振動を計測するセンサの情報に基づきカメラモジュール３８の垂直方向および水平方向の各成分の回動量を制御する手振れ補正制御手段５１と、この手振れ補正制御手段５１から出力される制御情報に基づいて圧電モータ１を制御する駆動機構制御手段５２とを備えている。
【００５７】
手振れ補正制御手段５１は、手振れおよびその他の振動によるカメラモジュール３８の角速度を検出する角速度センサあるいは画像情報の動きベクトルを検出する画像処理手段と、角速度センサあるいは検出手段の出力に基づいて制御量を算出し制御信号を駆動機構制御手段５２に入力する手段とから構成されている。駆動機構制御手段５２は、制御信号に基づいてカメラモジュール３８のレンズや撮像部の撮像素子を動かす。図９に示すこれら以外の要素のうち、上述した符号と同じ符号を有する要素はそれらと同じものを表す。
【００５８】
このような構成の本実施形態に係るカメラ装置５０は、カメラモジュール３８によって対象物５３を撮影し、対象物５３からの物体光Ｐ５をカメラモジュール３８に導き、カメラモジュール３８の撮像面４０へ結像させる。手振れ補正制御手段５１は撮影された画像情報５４に基づき対象物５３の画像振れ状態Ｑを求め、カメラモジュール３８を垂直方向および水平方向に駆動制御することによって画像振れを抑制する。さらにカメラ装置５０は、手振れ振動をキャンセルさせるための操作信号、つまり、圧電モータ１における３次元圧電ユニット８の各圧電素子２２〜２５を作動させるための操作信号を生成する。この操作信号は駆動機構制御手段５２に入力され、この駆動機構制御手段５２は各圧電素子２２〜２５を作動させて被駆動体４を駆動する。その結果、カメラモジュール３８は、振れが少ないクリアな画像を得ることができる。
【００５９】
ここでは、カメラ装置５０は、画像情報５４を用いて画像振れ状態Ｑを求め、手振れ等による振動量をキャンセルさせるための操作信号を得ているが、カメラ装置５０の本体にこの手振れ振動量を計測するセンサを別途配置し、このセンサから出力される情報に基づいて手振れ振動量をキャンセルさせるための操作信号を得るように構成しても良い。加えて、画像情報５４と手振れ振動量を計測するセンサから出力される情報との両方に基づいて、手振れ振動量をキャンセルさせるための操作信号を得るように構成しても良い。
【００６０】
本発明のこの実施形態に係るカメラ装置５０によれば、圧電モータ１を用いた手振れ補正を行え、かつカメラモジュール３８を含む被駆動体４の軽量化を行える。
【００６１】
なお、本実施形態に係るカメラ装置５０は、圧電モータ１の代わりに、圧電モータ１Ａ、２７、２７Ａ又は３１を備えてもよく、このようにしても、手振れ補正および軽量化を図ることができる。
【００６２】
（第７の実施形態）
図１０は本発明の第７の実施形態に係るカメラ装置の要部を示す図である。本実施形態に係るカメラ装置５５は、２台の圧電モータ１を並置して設けている。このカメラ装置５５は、各被駆動体４にカメラモジュール３８を搭載した２台の圧電モータ１と、これらの２台のカメラモジュール３８によって僅かに異なる視差で撮影された同一の観察対象物についての映像情報から立体映像を生成して出力する画像処理手段５６とを備えている。更にカメラ装置５５は、この立体画像の垂直および水平の各方向についての微調整といった補正を行う画像補正制御手段５７と、この画像補正制御手段５７から出力される制御情報に基づいて２台の圧電モータ１を制御する駆動機構制御手段５８とを備えている。図１０に示すこれら以外の要素のうち、上述した符号と同じ符号を有する要素はそれらと同じものを表す。
【００６３】
このような構成の本実施形態に係るカメラ装置５５は、並設された２台のカメラモジュール３８によって対象物５９を撮影し、対象物５９からの物体光Ｐ６を一方のカメラモジュール３８に導き、このカメラモジュール３８の撮像面４０へ結像させる。また、カメラ装置５５は、対象物５９からの物体光Ｐ７を他方のカメラモジュール３８に導き、このカメラモジュール３８の撮像面４０へ結像させる。カメラ装置５５は、画像処理手段５６に各撮像面４０の映像α１，α２を入力することにより、立体映像を生成する。つまり、カメラ装置５５は、水平方向に視差を持った２方向からの映像α１，α２によって、立体映像を得る。そして、画像補正制御手段５７は画像処理手段５６により得られた立体映像を分析して、観察者に適正な立体映像を提供するための微調整、つまり、水平方向の微調整は元より、２台のカメラモジュール３８のズーム操作やフォーカス調整等によって生じた垂直方向のズレを微調整するための操作信号を定める。この操作信号は、各圧電モータ１の３次元圧電ユニット８の各圧電素子２２〜２５を作動させるための信号である。この操作信号は駆動機構制御手段５８に入力され、駆動機構制御手段５８からの出力信号β１，β２に基づいて各圧電素子２２〜２５を作動させて被駆動体４を駆動する。
【００６４】
本実施形態に係るカメラ装置５５によれば、視差調整や垂直方向のズレ補正を高速に行え、かつこのズレ補正を高精度に実施することが可能となり、常に良好な立体映像の提供が図れる。また、水平および垂直の各方向の回転駆動を行える雲台機構を用いた従来の２軸駆動機構に比べて、カメラ装置５５全体の小型化とコンパクト化が期待できる。
【００６５】
立体視映像を生成する機能を持つ従来のカメラ装置は、ズーミング制御によって互いに視差を有する２つの映像の各拡大画像を生成した場合、これらの拡大画像は縦方向にずれる。このため、オペレータが正しく立体視を行えるように、従来のカメラ装置が２つの拡大画像の位置関係を調整することは大変難しい。これに対して、本実施形態に係るカメラ装置５５によれば、水平方向および仰角方向についての姿勢制御を、コンパクトな構成で行えるようになる。
【００６６】
（その他）
尚、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。上記の各実施形態及び各変形例では、平行板バネ機構が、ジンバル枠の側枠の長手方向中央部の近傍に設けられていたが、被駆動体４の回転駆動が妨げられないように、ジンバル枠１５の側枠の長手方向中央部以外のいずれかの位置に適宜、設けることができる。
【００６７】
第一の回転支持手段である軸受部１６ａは、シャフト１１の外周部が軸孔の内周面に対して摺動するように構成されていたが、この軸受部１６ａは、軸孔と、シャフト１１と、このシャフト１１の外周部を覆いこの軸孔の内周面を転動自在な転動体とによって構成されてもよい。第一の回転支持手段である軸受部１６ｂも、軸孔、シャフト１２および転動体によって構成することができる。上記の実施形態において、駆動機構制御手段４１、視線変更制御手段４２、画像追跡制御手段４７、駆動機構制御手段４８、画像処理手段５６、画像補正制御手段５７および駆動機構制御手段５８の各機能は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等によって実現される。
【００６８】
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１（ａ）】本発明の第１の実施形態に係る圧電モータの斜視図である。
【図１（ｂ）】本発明の第１の実施形態に係る圧電モータの上面図である。
【図１（ｃ）】本発明の第１の実施形態に係る圧電モータの部分拡大図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る圧電モータの平行板バネ機構の動作を説明するための図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の変形例に係る圧電モータの斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る圧電モータの斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の変形例に係る圧電モータの斜視図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る圧電モータの斜視図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係るカメラ装置の要部を示す図である。
【図８】本発明の第５の実施形態に係るカメラ装置の要部を示す図である。
【図９】本発明の第６の実施形態に係るカメラ装置の要部を示す図である。
【図１０】本発明の第７の実施形態に係るカメラ装置の要部を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１，１Ａ，２７，２７Ａ，３１…圧電モータ、２…基台、３，３８…カメラモジュール、４…被駆動体、５，５Ａ，３０，３０Ａ，３４…ジンバル機構、６，７…エンコーダ、８…３次元圧電ユニット、９，１０，３３…支持部材、１１〜１４…シャフト、１５，２９，２９Ａ，３６…ジンバル枠、１６ａ…軸受部（第一の回転支持手段）、１６ｂ…軸受部（第一の回転支持手段）、１７ａ…軸受部（第二の回転支持手段）、１７ｂ…軸受部（第二の回転支持手段）、１８，１９…窓（窓部）、２０…板バネ部、２１，２１Ａ，２８，２８Ａ，３２…平行板バネ機構、２２〜２５…圧電素子、２６…駆動部、３５…空所、３７，４５，５０，５５…カメラ装置、３９，４３，４６，５３，５９…対象物、４０…撮像面、４１，４８，５２，５８…駆動機構制御手段、４２…視線変更制御手段、４４…指示情報、４７…画像追跡制御手段、４９，５４…画像情報、５１…手振れ補正制御手段、５６…画像処理手段、５７…画像補正制御手段。
【図１（ａ）】
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【図１（ｂ）】
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【図１（ｃ）】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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